為大功率短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化穩(wěn)定的改造措施

劉洋

摘要：無線局研制的SW-TUC短波發(fā)射機(jī)通用控制系統(tǒng)的投入使用是為了實(shí)現(xiàn)大功率廣播發(fā)射臺(tái)的有人留守?zé)o人值班的模式，自動(dòng)化系統(tǒng)在大功率高頻工作環(huán)境中的精確性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，為此進(jìn)行了一系列的如地線、屏蔽、取樣上等的改造，通過改造，實(shí)際運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；地線；屏蔽；取樣；鋁殼電阻

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）10-0219-02

在廣播發(fā)射臺(tái)，隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高，滿足發(fā)射機(jī)的高可靠性上升為最高要求。隨著電磁環(huán)境的污染，功率越來越高，頻率也越來越高，隨之而來的自身干擾問題也越來越困擾著自動(dòng)化問題，而發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化是大勢(shì)所趨，自動(dòng)化系統(tǒng)采用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制，具有抗干擾能力強(qiáng)，故障率低得特點(diǎn)。由于無線局研制的SW-TUC短波發(fā)射機(jī)通用控制系統(tǒng)主要用于發(fā)射功率大于等于100KW的各類型短波發(fā)射機(jī)。但在實(shí)際使用中，出現(xiàn)了理論上不應(yīng)出現(xiàn)的一些問題，如調(diào)諧失敗，調(diào)諧不到位甚至出現(xiàn)了不倒頻等一系列問題。為了解決自動(dòng)化的這些問題，因地制宜的采取了一些措施，達(dá)到了穩(wěn)定的效果。

1 機(jī)房地線的改造

首先機(jī)房可能由于年久地線接地已腐蝕或由于水位下降，接地效果不好，重新按標(biāo)準(zhǔn)做了專用地極，在選取地線坑時(shí)，在機(jī)房?jī)蓚?cè)對(duì)稱的地方，盡量避開交流電纜，避雷地極，同時(shí)做到和其他工作電源線相互交叉成直角用以防止電力線的電磁干擾，坑的標(biāo)準(zhǔn)為2.5M×1.5M×2M，地極采用銅板，電極處分多層投放堿土，工業(yè)鹽和木炭，使電極處有充分的吸水量，以減小接地電阻，地線坑上方稍有洼度，接地極和引出線的連接部采取了必要的刷防銹漆來防銹蝕的措施。連續(xù)的多天澆水，使土壤保持潮濕。在完成工作后經(jīng)本臺(tái)電力部門檢測(cè)接地電阻達(dá)2Ω左右，已優(yōu)于要求。三個(gè)地線坑呈品字排列，最中間的一個(gè)地線電極主要接高周機(jī)箱外的饋線系統(tǒng)，矩陣開關(guān)，平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的接地以消除天線反射過來的高頻干擾。兩邊的地線電極給就近發(fā)射機(jī)接地。

進(jìn)機(jī)房的地線采用40CM的銅皮貼地面鋪設(shè)，以前設(shè)備機(jī)箱和地線的連接采用等間隔，用窄銅皮連接，窄銅皮和地線用焊錫連接固定，機(jī)箱和地線之間有小段距離，造成在高頻環(huán)境中，有電位差存在，會(huì)有電流流經(jīng)接地點(diǎn)。這次為了降低接地線的阻抗，采用了多點(diǎn)接地的方法。把整個(gè)機(jī)箱底部離地10CM的漆全部打磨掉，拋光，再把貼地面鋪設(shè)的銅皮地往上折10CM，夾角為90°，和機(jī)箱打磨過的部位緊緊貼合，用一條長(zhǎng)銅板壓實(shí)，等距離打眼，在洞眼處攻螺紋，用規(guī)格10的螺桿上緊，使銅皮和機(jī)箱壁無縫貼合。這就相當(dāng)于把機(jī)箱各點(diǎn)電路的地線就近直接接到了低阻抗的地線上，減小了接地線的引線電感和分布電容。

2 機(jī)房控制機(jī)柜改造措施

大功率發(fā)射機(jī)的各種改造是從低周入手，也決定著三大指標(biāo)的優(yōu)劣，自動(dòng)化系統(tǒng)和低周（音頻調(diào)制通路部分）密不可分。大功率短波發(fā)射機(jī)由于磁場(chǎng)殘波輻射強(qiáng)，干擾特別強(qiáng)，發(fā)射機(jī)幾個(gè)單元機(jī)箱壁都連通接地，而電子管由于正常工作的需要屏板加有直流高頻高電壓，而每一極的放大電路的不一樣，高頻放大器末前級(jí)為柵地線路，高末級(jí)為陰地線路，簾柵極有直接接地取正電壓的，和直接接正電源的，而柵極則統(tǒng)一為負(fù)電壓，燈絲的電壓為大電流交流電壓，造成各極工作環(huán)路電流大小不一，方向不一錯(cuò)綜復(fù)雜，如果接地不好，那么就會(huì)有大信號(hào)磁場(chǎng)，干擾小信號(hào)的現(xiàn)象存在。所以在完成總體接地后，開始對(duì)各機(jī)箱單元的屏蔽接地進(jìn)行改造。最重要的是對(duì)二單元水電機(jī)箱的控制柜的接地進(jìn)行改造，控制柜是整部發(fā)射機(jī)的大腦心臟，關(guān)系到發(fā)射機(jī)是否能穩(wěn)定工作，對(duì)抗干擾要求是最高的。首先用整塊銅皮在機(jī)柜內(nèi)部隨框架貼壁包折，四個(gè)面上下左右無縫順形狀折包，再用鋁板上螺絲把銅皮和機(jī)柜固定住，控制系統(tǒng)的小箱，UPS電源，工控機(jī)的機(jī)殼地就這樣直接和銅皮連接，這樣就相當(dāng)于并聯(lián)型接地，以減小地線之間的交叉干擾，同時(shí)此內(nèi)部屏蔽銅皮上再引一銅皮直接地線銅皮，也就將信號(hào)地和屏蔽地分離，信號(hào)地也就放在了屏蔽地中，避免了屏蔽層中的電流產(chǎn)生噪聲電壓成為信號(hào)中的噪聲，而且可使屏蔽層起到保護(hù)屏蔽的作用。

機(jī)柜前后門由于要經(jīng)常開關(guān)，存在夾縫，為了有效屏蔽進(jìn)入屏蔽區(qū)的磁場(chǎng)，屏蔽層中的感應(yīng)電流的分布必須與所要抵消的磁場(chǎng)相適應(yīng)，而夾縫的存在，必然影響電流的分布，對(duì)屏蔽效率的影響也大得多，形成了磁場(chǎng)的泄露。所以就把門的四周的漆打磨掉，在機(jī)柜門框上裝上軟銅絞線，保證門關(guān)上后能利用軟銅絞線和機(jī)柜門有一個(gè)嚴(yán)密的連接。這項(xiàng)工作相當(dāng)于給機(jī)柜加了一個(gè)屏蔽罩來消除空間電磁干擾。把工控機(jī)用的ups電源移入控制機(jī)柜，頻率合成器也移入控制機(jī)柜，本發(fā)射機(jī)是短波發(fā)射機(jī)，播音頻率是要經(jīng)常變換的，有的頻率的殘波輻射由于種種原因可能會(huì)濾除不了，而頻率合成器為射頻系統(tǒng)的第一級(jí)，如寄生了其他頻率，經(jīng)一級(jí)一級(jí)放大，產(chǎn)生寄生高頻震蕩，會(huì)影響發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，造成三大指標(biāo)下降，其中以信噪比下降最為明顯。一次在發(fā)射機(jī)開一頻率時(shí)，高末級(jí)機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)生了振蕩，防振蕩阻流圈發(fā)出了異常過熱的味道。而換了鄰頻此現(xiàn)象消失。再把頻率合成器移入裝了屏蔽器的控制機(jī)柜后，這一現(xiàn)象消失。

3 取樣電阻的改進(jìn)

對(duì)取樣電阻的改進(jìn)，在此自動(dòng)化系統(tǒng)中電流取樣采用在電路串聯(lián)一阻值較小的電阻，電壓取樣采用并聯(lián)一阻值較大的電阻的方式取得，5個(gè)取樣點(diǎn)，高前、偏壓、簾柵壓、簾柵流有屏壓屏流；屏壓屏流作為指導(dǎo)，保護(hù)和自動(dòng)調(diào)諧用，其余為保護(hù)值使用，這就對(duì)取樣值有很高的要求，在對(duì)抗干擾的同時(shí)，還需承受電流的急驟變化，以前的取樣電阻為碳膜電阻，碳膜電阻有其溫漂大等缺點(diǎn)，本著改造盡量節(jié)省成本的原則，通過比較，這次使用鋁殼電阻替換，鋁殼電阻是大功率小體積，精度極高，耐壓高，穩(wěn)定性強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，質(zhì)量好，外觀美，散熱好，耐震動(dòng)，耐氣候性，過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)完全滿足機(jī)箱內(nèi)的高溫和溫度變化，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和接觸器的吸合帶來的震動(dòng)等工作環(huán)境，其中寬頻帶放大器電流取樣電路：寬頻帶放大器的輸出功率200W，電壓28V直流電壓，電流14A，電流取樣采用5個(gè)25W0.5Ω鋁殼電阻并取產(chǎn)生約0.15V的電壓信號(hào)，完全滿足控制系統(tǒng)的要求，鋁殼電阻的使用，突現(xiàn)了簡(jiǎn)單統(tǒng)一，一看就知道這是電流取樣電路，為以后的維護(hù)開啟了方便之門。

3.1 鋁殼電阻的另外一個(gè)運(yùn)用

自動(dòng)化系統(tǒng)加電時(shí)必須保證-15V比+15V 慢，否則系統(tǒng)內(nèi)使用的AD轉(zhuǎn)換模塊AD7328 將會(huì)燒毀。在開始設(shè)計(jì)時(shí)已考慮，為此已在電路板上設(shè)計(jì)了電路防止-15V先上或-15V先斷開，但在實(shí)際處于高頻環(huán)境中，還是會(huì)出現(xiàn)-15V先上或-15V先斷開，造成AD7328 燒毀，考慮在不改動(dòng)系統(tǒng)板的基礎(chǔ)上，在-15V電源的輸出端加限流電阻，經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)對(duì)比，從碳膜電阻到金屬膜電阻，再到鋁殼電阻，發(fā)現(xiàn)在不斷變換頻率的高頻環(huán)境中，由于鋁殼電阻的外殼可以很簡(jiǎn)單的接地，還是鋁殼電阻能夠穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)意向功能，最后在 -15V 上設(shè)置了 2Ω鋁殼限流電阻，并和濾波電容組成延時(shí)電路，保證 -15V 滯后 +15V 。從而保證電路板的熱插拔功能，實(shí)現(xiàn)了可以快速處理故障減少停播。

4 其他穩(wěn)定措施

射頻電纜要采用 50 Ω標(biāo)準(zhǔn)射頻電纜， 要求 電子管 柵極和屏級(jí)取樣 柵極和屏級(jí)取樣 柵極和屏級(jí)取樣 板到濾波器 、鑒相器 射頻電纜 長(zhǎng)度要完全一致， 如果 信號(hào) 大小 不一致 ，也可以調(diào)整 40MH z濾波器到鑒相的電纜長(zhǎng)度來達(dá)到 平衡信號(hào)的目的，所有系統(tǒng)的接線采用雙芯屏蔽線。

5 結(jié)束語

通過一系列的改造，保證了自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定，經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)，可以說改造是簡(jiǎn)單有效的，是可以推廣運(yùn)用到用使用自動(dòng)化系統(tǒng)的大功率短波發(fā)射機(jī)中的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊士元，電磁屏蔽理論和實(shí)踐[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2006.